Trên tuyến có 6 nút giao thông (giao Quốc lộ 1A, giao Quốc lộ 18, Sóc Sơn, Yên Bình (Km41+800, Phổ Yên), Sông Công (Km53+000), Tân Lập), trong đó có 3 nút giao khác mức và 29 cầu (có 17 cầu lớn).

Đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên giúp giảm tải cho Quốc lộ 3 cũ, tuyến đường cũng có ý nghĩa rất lớn để phát triển kinh tế cho các tỉnh vùng núi phía Bắc.

Ngày 18 tháng 1 năm 2014, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng chính thức cắt băng khánh thành và thông xe toàn bộ tuyến cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên.[5]

Hiện nay, đã kéo dài tuyến đường này đến huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn, trong tương lai sẽ đầu tư giai đoạn 2 nâng cấp và kéo dài đến thành phố Bắc Kạn[6] Tuyến này có hành trình:

• Thành phố Thái Nguyên: Thịnh Đán, Tân Thịnh, Quyết Thắng, Phúc Hà, Tân Long, Sơn Cẩm (thành phố Thái Nguyên);
• Phú Lương (Thái Nguyên): Vô Tranh, Tức Tranh, Phú Đô, Yên Lạc
• Chợ Mới (Bắc Kạn): Quảng Chu, Đồng Tâm, Thanh Thịnh.